基于水平弹簧刚度折减的反压土计算方法

为促进反压土台支护技术的广泛应用,针对现行刚度折减计算方法的局限性,基于力学平衡原理,提出了基坑内开挖影响距离的计算方法。在此基础上,对反压土的水平弹簧刚度进行折减,并通过弹性地基梁法求解反压土支护问题。通过工程实例的计算与分析,验证了基于水平弹簧刚度折减方法的可靠性和适用性。结果表明:①基坑开挖影响距离不仅与基坑悬臂深度有关,还与坑内开挖深度、土的物理力学性质也密切相关;②当反压土台宽度为1～2倍土台高度时,土层弹簧刚度与土台截面面积近似呈正相关关系;③当土层均一且土性良好时,基坑开挖影响距离按经验取值3～5倍基坑悬臂深度是适用的。当地层含有厚层软土时,经验取值计算结果最大误差可达57%,现行刚度折减方法不再适用。     

流变性地层基坑开挖过程中土体长时位移预测

软土基坑开挖更易导致施工事故的发生,因此有必要对该类基坑施工过程进行变形预测分析。本文引入改进的Singh-Mitchell蠕变模型及土体位移时效系数概念,提出了利用三轴流变试验数据和三维FEM模拟瞬时结果的软土基坑开挖过程中土体长时位移预测方法并给出了计算步骤。以宁波地铁车站基坑施工为案例,预测了土体长时水平位移和分层沉降量,并与现场监测结果进行了比较分析。结果表明,模型预测值与监测结果趋势一致。     

福州轨道交通建设中的岩土工程问题

由于福州盆地工程地质条件的复杂性以及隧道工程的特殊性,在福州轨道交通建设过程中将遇到大量环境岩土工程问题。主要的环境岩土工程问题有:(1)隧道掘进范围内的承压含水层。承压含水层富水性、透水性强,由于开挖深度大,必须考虑下部承压水的影响,避免产生基坑突涌问题。砂砾卵石层直接覆盖于基岩裂隙热水上,受热水构造带高温热水的直接补给以及热传导,地下轨道交通建设对地热场是否存在影响以及地热对轨道交通的影响需要深入研究。(2)软土的大变形与低强度。导致地基失稳与土体结构强度破坏。(3)深大基坑开挖施工引发的可能灾变。基坑开挖易产生滑塌、流泥、突水(涌)、地表沉陷等问题,必须采取有效的支护措施,避免基坑失稳而影响工程安全及周边环境。对这些环境岩土工程问题,应加强勘察新技术的应用,查明建设场地岩土工程地质条件; 采用人工地层冻结法、桩基托换技术进行施工; 开发和利用适合本地区岩土条件的新技术、新工艺,如新型桩、新的止水、降水措施等基坑支护新技术,以及采用信息化施工新技术。     

软土基坑变形失稳形态模拟试验研究

通过不同土性、地下水条件下软土基坑开挖变形失稳的模拟试验, 研究了软土基坑开挖变形发展直至失稳破坏的全过程。通过试验研究, 初步认为软土基坑坑壁在无支护或支护刚度较小的情况下, 其坑壁破坏形态呈抛物线型; 在基坑开挖范围内若存在有砂性土, 且地下水位较高时, 易于发生流砂渗透破坏, 并导致了地表沉陷, 但侧向变形相对较小; 而对于因承压水引起的坑底土体隆起变形, 若不考虑土体的强度特性, 计算结果是偏于安全的。     

某软土深基坑工程时间效应有限元分析

软土地区的深基坑因土体的固结作用和流变性而具有了时间效应。本文以Biot固结有限元法为基础,用三元件模型中的第一个线性弹簧模拟固结作用,弹性模量考虑了开挖应力路径和应力历史的影响;另外一部分(KELVIN模型)来模拟土体的流变性,以实际变形的反演来得到两个参数的大致取值,再对基坑的变形情况以及进一步开挖进行分析。假定为正常固结饱和粘土,平面应变问题。通过对某饱和软粘土地基深基坑开挖工程实例的分析,得到的挡墙水平位移曲线与实测曲线很吻合,表明程序较好地反映出基坑的时间效应。     

"m"法在基坑开挖应用中的改进

深基坑开挖工程中，支护结构的强度设计和变形计算是保证顺利开挖进行的关键技术，“m”法以其计算参数选取简单，能模拟分级开挖，计算结果较为合理等优点而被广泛应用于基坑开挖挡墙受力计算分析中，文中通过理论分析开挖卸栽对被动土压力计算的影响，并利用实测资料对m值进行反演分析，指出了“m”法应用中基坑开挖中的不足，提出了考虑卸栽效应的适用于基坑开挖挡墙受力变形分析的改进的”m”法，并通过某一实际工程对改进的“m”法进行了初步验证。     

基于FLAC~(3D)的土钉内力分析

结合某基坑土钉支护实例,采用FLAC3D对土钉在开挖过程中的受力性能进行了模拟和分析。根据土钉支护结构的开挖、支护情况,研究了土钉的内力分布规律,得到了基坑在开挖过程中土钉的轴力、剪力变化规律。利用试验数据对模拟结果进行了验证,模拟结果与试测值基本吻合,研究成果近一步解释了钉土的相互作用机理。     

软粘土深基坑开挖时间效应的有限元分析

目前对开挖工程一般只作总应力法分析,本文将Ｂｉｏｔ固结有限元用法饱和软粘土地基深基坑性状的研究,通过典型算例分析土体超散负孔压的分布及分步开挖工程的固结效应,阐述了开挖速率的影响。最后对某深开挖工程实例进行了分析,旨在为基坑工程的设计和施工提供参考。     

自稳式深大基坑开挖卸载扰动位移一般规律

采用一般化基坑开挖数值模型,系统研究了基坑开挖扰动位移峰值分布的区域性及其随宽深比、土体变形参数、土体强度参数等的变化规律和力学成因。建立了水平位移峰值、竖向位移峰值随基坑宽深比的统一计算公式。在参数敏感性分析系统基础上,建立了考虑土体强度特性、刚度特性等综合条件下基坑开挖扰动位移预测统一计算公式。该研究对基坑围护结构参数设计以及开挖稳定性的预测具有参考意义。     

深基坑桩锚支护体系主动区土压力试验研究

通过深大基坑桩锚支护体系主动区土压力现场试验,依据基坑工程时空效应理念,研究分析了在深大基坑开挖过程中桩锚支护体系的受力特性,得出了主动区土压力随开挖进程发展而变化的分布规律,对类似深大基坑支护体系设计时的土压力计算具有重要参考价值。     

砂土地基中开挖过程对立柱桩的影响分析简

立柱桩对基坑工程的稳定性有重要影响. 基于快速拉格朗日法（fast Lagrangian analysis of continua-3D, FLAC3D）,考虑桩土之间的相对滑移作用,深入分析了砂土地基中开挖条件下不同布桩方式对立柱桩桩身拉力、最大拉力位置及桩顶回弹量等的影响. 结果表明：开挖对立柱桩的影响有明显的空间效应,开挖对中心桩的影响最大,角桩最小;开挖使立柱桩桩身内产生了拉力,群桩基础内的中心桩最大拉力值大于 单桩的最大拉力值,且最大拉力值位置随桩数的增加而上移,并最终稳定在0.5倍的有效桩长;中心桩桩顶回弹量先随着桩数的增加而增大,然后当桩数增加到一定的数量后减小.     

侧移土体被动桩成拱效应及主动侧土压力计算

采用三维数值模型模拟土体水平位移条件下被动桩的成拱效应。分析结果表明,被动桩的成拱效应和桩间距关系最为密切,桩间距较小时,侧移土体在桩周附近呈现出明显的土拱效应,应力等值线密集,相互连通成一整体,并向两端突出,桩间距增大时土拱效应减弱;随着作用于土体侧向荷载的增大,土拱效应增强,桩周应力区增大。在数值分析的基础上,以T.Itos土压力为依据,考虑土体的实际分层,探讨了考虑土拱效应的土压力计算方法,给出了被动桩计算模式,最后将简化方法与数值分析的桩侧土压力进行了对比。     

沉桩挤土位移应力变分解和积分泛函收敛性分析

静压桩是一种挤土桩,沉桩挤土作用将引发很多工程问题. 实际的贯桩过程发生在半无限成层土体中,且单桩具有空间轴对称性,桩的形状和长度也各不相同,因此需要研究半无限土体中一般桩孔扩张的特性和解. 通过对沉桩挤土的研究现状和实际存在问题的分析,建立沉桩挤土三维模型、设定符合变分约束条件的位移函数. 根据研究区域的积分泛函得到问题的位移和应力解. 由于能量泛函涉及三维广义积分问题,所以重点对积分和解的收敛性进行了分析,并应用经典土压力理论、小孔扩张理论和Ansys计算结果对计算和分析结果进行验证.      

被动桩中土拱效应特征与影响参数研究

采用平面有限元方法,对被动桩在粘性、无粘性土体条件下的土拱形成机理进行了分析。从土拱效应的4个主要方面:土拱形状、桩周土体塑性(拉裂)区的分布、竖向位移等值线及桩后土体残余荷载分担比,探讨了改变桩、土参数,如粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、剪胀角、桩土接触面特性时,土拱效应的变化规律。研究表明,土性不同时,土拱形成过程中土体的受力和破坏形式不同;泊松比、剪胀角、桩土接触特征对土拱效应的影响最明显;强度高、剪胀角大、桩土接触面粗糙或泊松比小的土体,易形成土拱。根据研究结果,指出Tom io Ito排桩塑性绕流土压力理论计算公式尚存不足。     

Boundary Element Analysis of Raft Foundations on Piles

The boundary element method is used in the formulation of models for the analysis of raft foundations on piles. Two models are considered: a Kirchhoff plate on a layered elastic half-space and a Kirchhoff plate on a Winkler soil. The plates are modelled using conforming boundary elements and the piles by using linear finite elements. Mindlin's solution is used as influence function within the half-space while Boussinesq's solution, a precursor although a particular case of Mindlin's solution, is used to derive the deflections of the soil surface. The models are used in the analysis of some raft foundations on piles and the results and relative merits are discussed.     

基于土拱效应的抗滑桩与护壁桩的桩间距分析

抗滑桩与护壁桩分别在滑坡治理和基坑支护中发挥着巨大的作用 ,其实施正是利用了土中的成拱效应 ,然而传统桩的设计虽考虑土拱效应的存在 ,但桩间距确定理论与方法并未建立起来。本文首先基于土体的极限平衡条件对滑坡推力作用下的土体中的成拱作用进行研究 ,得出了抗滑桩的最大桩间距公式 ,并以某一具体工程为例 ,对该最大桩间距的物理意义和可用性进行了讨论。在此基础上 ,给出了在考虑土拱效应的情况下合理桩间距的确定方法 ,并以此为据 ,对边坡加固设计提出一些建议.     

基于水平土拱效应的桩间挡土板土压力计算研究

基于``平板开缝-装配-焊接'工艺制备了以高聚物为基体的Kagome等蜂窝结构,并开展 了Kagome, 正三角形和菱形蜂窝结构的面内准静态压缩力学行为实验研究,实验过程中应用 CCD图像采集系统和图像相关法对试件进行了全场位移监测. 另外对比传统正六边形蜂窝, 采用数值分析技术,模拟了低速冲击下不同蜂窝结构坍塌行为. 实验结果和数值模拟均 揭示了在材料用量和结构尺寸完全相同的情况下,Kagome蜂窝结构的面内能量吸收性能优于 其它3种蜂窝结构,并发现了Kagome蜂窝压缩变形时所特有的局部蜂窝旋转变形. 研究结果 表明改变蜂窝形状和周期性排布会对蜂窝结构整体的变形模式以及能量吸收性能产生较大的 影响.     

复合地基承载特性的弹塑性分析

对桩及承台采用线弹性有限元模型,对承台下桩周土采用弹塑性有限元模型,对群桩以外的土体采用线弹性无限元模型,在桩土接触面上设置接触面单元,利用三维弹塑性有限元对桩%D土%D承台相互作用进行了分析。得出了如下结论 :承台下桩顶反力总体表现出角桩最大,边桩次之,中桩最小的分布规律,随着作用在承台上的荷载增大,桩顶反力趋于均匀分布,承台下桩侧摩阻力是由桩端向桩顶逐渐发展的,承台对桩上部侧摩擦阻力存在“削弱作用”。为了验证本文方法的可行性,对承台下有九桩的情况进行了静载试验,将试验结果与本文计算结果进行了比较。     

分层总和法在群桩非线性分析中的应用——变形总和法

本文提出了分层土中承台－桩－土共同作用非线方法，分析了群桩的工作状态和破坏特性，讨论了荷载水平对桩土结点屈服顺序的影响，以及荷载由角桩向内桩的传递规律，桩土载体 分担等问题。并经实例验证，本文提出的群桩分析具有较好的可行性。     

Modelling the traction of a prototype track based on soil–rubber friction and adhesion

An experimental track layer tractor, based on an Allis Chalmers 8070 tractor (141 kW) was tested on bitumen covered concrete and on cultivated sandy loam at 7.8%; 13% and 21% soil water content. The two articulated beam-type tracks (500 mm wide × 2000 mm soil contact length) were constructed out of 500 mm long and 70 mm wide rubber covered steel track elements, carried by five steel cables (36 mm diameter). The tracks resisted inward deflection but allowed outward articulation between two smooth rear driving and two smooth front pneumatic truck tires (1060 mm diameter) per track. The contact pressure and the tangential force on an instrumented track element, as well as the total torque input to one track, were simultaneously recorded during the drawbar pull/slip tests.

Different possible pressure distribution profiles under the tracks were considered and compared to the recorded data. Two possible traction models are proposed, one constant pressure model for minimal inward track deflection, and a deformable track model with inward deflection and a higher contact pressure at both the front free-wheeling and rear driving tires. For both models, the traction force was generated mainly by rubber/soil friction and adhesion and limited soil shear. A close agreement between the measured and predicted contact pressures and traction force for individual track elements, based on the deformable track model, was observed. The recorded and calculated coefficient of traction based on the summation of the force for the series of track elements were comparable, but were considerably lower than the predicted values, probably due to internal track friction rather than soil sinkage. The tractive efficiency for both a hard or soft surface was also unacceptably low, probably caused by internal track friction.